[发明专利]光学实时三维立体显示装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于光学干涉效应实现三维立体实时显示的装置和方法。

背景技术

三维立体实时复现技术主要有两种，其一是利用人左眼与右眼的视觉差产 生三维立体感的技术，其二是提供待观测物体的振幅和相位信息，从而直接观 察到立体感的技术。

现有技术中用于三维立体显示的第一种技术，是基于双目视差，利用人眼 的双目视差效应产生立体感。观察时一般需要佩戴特制的辅助工具，例如3D立 体眼镜，使人眼观察到三维的立体景象。再比如透镜阵列3D立体显示器，将投 影到左右眼的两幅图像(左、右图像)根据液晶面板的像素大小分割为相等数 量的子图像对SIP，每个SIP由左右两个子图像构成。SIP依次交叉排列，并且 紧贴在透镜阵列的焦平面上。许多的SIP经透镜阵列后分别投射到左、右眼的 观看视区，当左、右眼分别看到存在视差的SIP时，便产生立体视觉。

第二种技术以全息术为代表。传统的全息术需要用感光胶片记录待观测物 的信息，再利用胶片复现记录的物体信息。由于记录物体信息的胶片制备需要 复杂的化学处理程序，并且耗费大量时间，这样当要求连续实时三维显示非静 态物体信息时，传统的全息术无法做到。

在空间光调制器出现后发展起来的数字全息技术中，利用空间光调制器代 替胶片记录物体信息，但多数仍需要先使用光强探测器，如CCD等在感光胶片 处接收光强信息，再加载到空间光调制器上。此种结构仍需要一个实现全息成 像的光路系统，才能制备复现所需的信息。并且系统结构仍比较复杂，调制信 息的计算通常采用迭代算法，耗时较长，无法实现实时三维显示。

发明内容

本发明的目的在于，解决现有的全息技术中，生成空间光调制器的调制信 息的算法复杂，耗时较长，无法实现实时动态的三维显示的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供一种光学实时三维立体显示装置，所述装置 包括激光器、扩束器、第一半反半透镜、第一相位型空间光调制器、第二相位 型空间光调制器、显示平面以及控制装置；

所述控制装置将视频全息图视频帧的信息编码为第一相位信息和第二相位 信息，分别写入第一相位型空间光调制器和第二相位型空间光调制器；

所述激光器发出相干激光，经所述扩束器后入射到第一半反半透镜上；

第一半反半透镜将入射激光分为能量相同的第一光束和第二光束；

第一光束入射到第一相位型空间光调制器，第一相位型空间光调制器根据 第一相位信息对第一光束进行空间相位调制；第二光束入射到第二相位型空间 光调制器，第二相位型空间光调制器根据第二相位信息对第二光束进行空间相 位调制；

携带第一相位调制信息的第一光束和携带第二相位调制信息的第二光束合 并后入射到所述显示平面，在所述显示平面处干涉，复现设定视频图像的振幅 和相位信息。

本发明还提供一种光学实时三维立体显示方法，应用于权利要求1所述的 装置，包括步骤：

步骤a，控制装置将视频全息图视频帧序列编码为第一相位调制信息和第二 相位调制信息；

步骤b，所述控制装置将视频全息图视频帧的第一相位调制信息写入第一相 位型空间光调制器，将视频全息图视频帧的第二相位调制信息写入第二相位型 空间光调制器；

步骤c，激光器发出高功率相干激光，经由扩束器扩束后，由第一半反半透 镜分为第一光束和第二光束；

步骤d，第一相位型空间光调制器根据第一相位信息对第一光束进行空间相 位调制，第二相位型空间光调制器根据第二相位信息对第二光束进行空间相位 调制；

步骤e，携带第一相位调制信息的第一光束和携带第二相位调制信息的第二 光束合并后入射到显示平面，在所述显示平面处干涉，复现设定视频图像的振 幅和相位信息。

本发明的有益效果在于，光学实时三维立体显示装置的光路结构简单，控 制装置生成相位型空间光调制器的相位信息的驱动算法简单，不需要通常的迭 代算法计算，仅需由解析公式给出。因此，空间光调制器的调制信息可由控制 装置解析公式高速生成，能够满足实时动态显示三维立体视频信息的需要。

附图说明

图1为本发明实施例一的光学实时三维立体显示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二的光学实时三维立体显示装置的结构示意图；

图3为本发明实施例三的光学实时三维立体显示装置的方法的流程图；